乙烯氣相聚合過程的模型化.pdf

1、化工生產(chǎn)流程的模型化是指導工業(yè)生產(chǎn)、提高企業(yè)經(jīng)濟效益的重要方法，合理準確的過程模型可用于優(yōu)化工藝條件、設(shè)計新牌號等方面。以乙烯氣相聚合反應(yīng)器為研究對象，建立了合適的反應(yīng)器模型和乙烯與α-烯烴二元共聚動力學模型，模型能準確模擬反應(yīng)器的操作狀態(tài)，并能指導新牌號的開發(fā)。 針對乙烯與α-烯烴的二元共聚建立了多活性位的動力學模型。首先分析聚合物密度、產(chǎn)率和分子量對動力學參數(shù)的靈敏度，發(fā)現(xiàn)鏈增長、鏈失活、向氫氣鏈轉(zhuǎn)移動力學常數(shù)分別對聚合物密

2、度、產(chǎn)率和分子量影響最大。依據(jù)工業(yè)實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)確定鏈增長、鏈失活、向氫氣鏈轉(zhuǎn)移動力學常數(shù)，建立了符合乙烯氣相聚合體系的單活性中心的動力學模型。再利用Flory分布擬合產(chǎn)品分子量分布，發(fā)現(xiàn)5個活性位已經(jīng)符合分布曲線。在單活性位動力學模型基礎(chǔ)上，對乙烯氣相聚合建立了五個活性位的動力學模型，該動力學模型的模擬結(jié)果與工業(yè)牌號符合，可以準確模擬聚合物產(chǎn)率、密度和分子量分布。 與溶液聚合和淤漿聚合相比，乙烯氣相聚合反應(yīng)器內(nèi)部溫度分布不均勻，

3、為了描述反應(yīng)器溫度分布的不均勻性，用分區(qū)的方法模擬乙烯氣相流化床反應(yīng)器。分別建立了全混流模型、CSTRs串聯(lián)模型、乳化相NCSTRs的兩相模型和乳化相全混的兩相模型。分析了不同反應(yīng)器模型對乙烯氣相流化床操作狀態(tài)模擬的差異，發(fā)現(xiàn)乳化相全混模型對反應(yīng)器溫度分布的模擬符合實際溫度分布：在(h/D=0～0.2)的范圍內(nèi)，床層溫升很快(7℃)，上面的大部分區(qū)域溫度變化很小(小于2℃)。CSTRs串聯(lián)模型和乳化相NCSTRs模型過高估計了反應(yīng)器的溫

4、度分布梯度，床層底部和頂部溫差較大(約40℃)。通過對不同模型模擬結(jié)果的比較發(fā)現(xiàn)，對于大尺度的乙烯氣相流化床反應(yīng)器，兩相模型比CSTRs串聯(lián)模型更能準確的模擬反應(yīng)器的操作狀態(tài)；反應(yīng)器的乳化相為全混流。 確定乳化相全混模型為乙烯氣相流化床的反應(yīng)器模型，并依據(jù)實際溫度分布確定了合理的乳化相全混流模型的分區(qū)方法：用1個全混流模型(CSTR)模擬反應(yīng)器的乳化相，用26個串聯(lián)的CSTRs模擬反應(yīng)器的氣泡相。 在乳化相全混模型中，比